基于硫酸氫氨造成的空預器堵塞治理對策

□李云東

一、概述

對于SCR法煙氣脫硝來講，氨氣和NOX不可能全部混合，逃逸是不可避免的，當逃逸率超標時氨氣與三氧化硫反應生成硫酸氫氨堵塞空預器。燃煤硫份越高，越易生成硫酸氫氨，因此為了減少硫酸氫氨生成，燃用高硫煤時，氨逃逸應控制更低。

華潤電力(唐山曹妃甸)有限公司2×300MW 機組安裝煙氣脫硝裝置，采用選擇性催化還原法SCR脫硝工藝。單爐體雙SCR結構體布置，采用高灰型 SCR布置方式，即 SCR反應器布置在鍋爐省煤器出口和空氣預熱器之間，不設旁路。SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的還原劑采用液氨，全廠2臺鍋爐的脫硝系統(tǒng)共用一個還原劑儲存與供應系統(tǒng)。在脫硝反應器進、出口安裝實時監(jiān)測裝置，具有就地和遠方監(jiān)測顯示功能，監(jiān)測的項目包括:NO、O2、NH3、差壓等(NH3僅出口安裝)。

原脫硝裝置設計:在設計煤種及校核煤種、鍋爐最大連續(xù)出力工況(BMCR)、處理100%煙氣量條件下脫硝效率不小于50%，SCR反應器預留了脫硝效率為70%的安裝空間，催化劑層數按照2+1層設計，6×7的模塊布置型式。

在2013年4月份、5月份進行第三層備用層加裝催化劑，確保當脫硝裝置進口煙氣中NOx的含量不大于500mg/Nm3時，在催化劑壽命期內脫硝效率不低于50%，脫硝裝置出口煙氣中的NOx含量不大于250mg/Nm3。在2014年4月份、5月份更換第一層催化劑，去掉第二層催化劑，確保當脫硝裝置進口煙氣中NOx的含量不大于500mg/Nm3時，在催化劑壽命期內脫硝效率不低于80%，脫硝裝置出口煙氣中的NOx含量不大于 100mg/Nm3。上海鍋爐廠制造生產的SG1025/17.5－M734型亞臨臨界自然循環(huán)汽包爐，型式為單爐膛、一次中間再熱、平衡通風固態(tài)排渣型。鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量:1025 t/h;鍋爐保證效率(BMCR):93.27%;燃燒器型式、布置方式:鍋爐采用擺動式燃燒器切圓燃燒方式;空氣預熱器型式:三分倉回轉空預器。

二、造成硫酸氫氨逃逸的主要原因及危害

(一)氨逃逸超標的主要原因。一是脫硝煙氣流場不均勻，造成局部噴氨量過大引起逃逸;二是脫硝噴嘴存在堵塞現象，也引起局部噴氨量過大引起逃逸;三是對氨逃逸率監(jiān)視手段有限;四是空預器堵塞后，煙氣量減少、排煙溫度降低擴大了硫酸氫氨的沉積區(qū)域;五是機組一直低負荷運行排煙溫度偏低，也擴大了硫酸氫氨的沉積區(qū)域;六是機組負荷波動頻繁，NOX生成隨負荷變化而變化，噴氨調節(jié)存在一定的滯后性，造成過噴現象;七是運行調整、監(jiān)控手段還不完善，需要進一步總結經驗。

(二)空預器堵塞后的危害。一是由于兩臺空預器阻力不同，造成低負荷、低煙氣量時引風機發(fā)生搶風現象，造成爐膛負壓大幅波動，危機機組安全運行;二是由于空預器的堵塞不均勻，引起一、二次風壓和爐膛負壓周期性波動;三是空預器阻力增大后風煙系統(tǒng)電耗增大;四是空預器堵塞后阻力增大，局部煙氣流速變快，空預器蓄熱元件磨損加劇，嚴重時會造成蓄熱元件損壞;五是空預器堵塞造成煙氣系統(tǒng)阻力增大，引風機出力無法滿足機組滿負荷運行，造成機組限出力;六是最終很可能由于空預器堵塞機組被迫停運檢修。

三、空預器堵塞的治理對策

(一)對于氨逃逸率超標生成硫酸氫氨堵塞空預器的常規(guī)處理方法。一是在線高壓水沖洗，沖洗壓力一般在20～30Mpa，沖洗周期一般在20天以上，費用一般在幾十萬，有一定效果但不能徹底恢復;二是增加空預器蒸汽的壓力和頻次，只能起到緩解作用，同時降低了空預器蓄熱元件的壽命;三是機組停運處理，受電網制約，總體費用更高。

(二)華潤電力(唐山曹妃甸)有限公司在實施環(huán)保新標準后，#2機組運行1個多月發(fā)生2A空預器堵塞，滿負荷2A側空預器煙氣側差壓達3kpa左右，嚴重影響了機組的安全經濟運行。在此情況下依據硫酸氫氨的物理特性并結合以前停運空預器的經驗，提出通過將空預器升溫的方式治理堵塞。經過分析認為:一是硫酸氫氨的氣化溫度為150℃ ～230℃，對空預器升溫后硫酸氫氨從固態(tài)變成氣態(tài)，堵塞減輕;二是空預器蓄熱片為普通碳鋼變形溫度為420℃，表面噴涂陶瓷的冷端蓄熱元件爆瓷溫度在300℃以上，因此升溫對蓄熱片無影響;三是空預器升溫后整體膨脹變形，控制好升溫速率將不會發(fā)生動靜摩擦。此后又查閱了大量的相關資料，最終得出結論:此方法是可行的。

(三)空預器升溫試驗前組織編寫了《2A空預器升溫方案》和《2A空預器升溫期間的危險點預控措施》，經公司審批后于10月27日19:00時開始對2A空預器升溫。

機組帶50%負荷，緩慢降低2A側送風機出力，增大2B側送風機出力，控制2A側排煙溫升在0.5℃每分鐘，當2A送風機出力減至最低后停運該風機。2A空預器排煙溫度達175℃左右時其阻力開始降低，最終排煙溫度升高到216℃，考慮到空預器冷端漏風的影響，空預器冷端蓄熱片的底部應該達到了230℃，在此溫度下硫酸氫氨基本全部氣化，空預器阻力基本恢復到機組剛啟動時的狀況。表1是升溫前后的參數對比。

表1 10月25、30日2A空預器堵塞參數對比

圖1

(四)空預器升溫過程中的注意事項。一是控制好升溫速率，防止由于膨脹不均造成卡澀;二是投入空預器冷端吹灰聯系運行;三是由于送風聯絡門在空預器升溫過程中為關閉狀態(tài)，當2A送風機停運后，如其出口擋板不嚴發(fā)生倒風時倒回來的為熱風，可能造成停運的送風機軸承溫度升高，應加強監(jiān)視;四是如需全部或部分關閉升溫側空預器入口煙氣擋板時，由于煙道阻力發(fā)生變化，此時要防止引風機發(fā)生搶風;五是雖然2A側空預器后排煙溫度為216℃，但2B側溫度較低，整體不會造成吸收塔入口煙溫升高過多，當時2A空預器升溫過程中吸收塔入口煙溫最高為130℃。

四、結語

可見采用對空預器升溫的方法治理硫酸氫氨造成的空預器蓄熱元件堵塞是有效的，同時此方法較之前常用的在線高壓水沖洗等手段，具有耗時短、費用低、效果顯著等優(yōu)勢;同時在風險預控到位、操作控制得當的情況下，對設備及機組安全運行無任何影響，因此具有較大的推廣價值。

［1］馬雙忱，金鑫，孫云雪，崔基偉.SCR煙氣脫硝過程硫酸氫銨的生成機理與控制［J］.熱力發(fā)電，2013，39:12 ～17

［2］盧作基，實施SCR后對空預器的改造及其影響［J］.熱機技術，2005:40～42